Системне автоматизоване проектування

Інформатика, програмування

Радіотехніки,

Електроніки і Автоматики

Московський Державний Інститут (Технічний Університет)

С. Шишов А.

Лекції з дисципліни:

"Системне автоматизоване проектування"

1996

ЛЕКЦІЯ (1

Тема: "Системи автоматизованого проектування і процес

розробки радіоелектронної апаратури "

МЕТА ЗАНЯТТЯ:

1. Ознайомити з основними поняттями системного автоматизованогопроектування. Визначити місце систем автоматизованого проектуванняв процесі проектування.

2. Вивчити структуру системи автоматизованого забезпечення.

Час: 2 години

Література: Бутаков Е.А. та ін Обробка зображень на ЕОМ. М.: Радио изв'язок, 1987, стор 119-124.

ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО ПРОЕКТУВАННІ

Попередньо зупинимося на розгляді низки понять.

СИСТЕМА - цілісне утворення, що складається з взаємопов'язаних
(взаємодіючих) компонент, (елементів, частин) і що володіє властивостями,що не зводиться до властивостей цих компонентів і не виведеними з них.

У наведеному визначенні зафіксовано основна властивість системи - їїцілісність, єдність, що досягається за посередництвом певнихвзаємозв'язків (взаємодій) елементів системи й проявляється ввиникнення нових властивостей, якими елементи системи не мають. Даневизначення включає найбільш характерні риси концепції системи.

Разом з тим необхідно уявляти, що реальні системи існують впросторі і в часі і отже, взаємодіють з навколишнім їхсередовищем і характеризуються тими чи іншими змінними в часі величинами.

Важливим кроком на шляху від вербального до формального визначення системиє визначення поняття моделі системи.

МОДЕЛЬ - (деякої вихідної системи) система, в якій відображаються запевним законам ті чи інші сторони вихідної системи.

Серед різних способів моделювання найважливіше місце займаємоделювання за допомогою засобів математики - математичне моделювання.

Формальне визначення системи по суті зводиться до визначеннявідповідної математичної моделі.

В основу побудови математичних моделей систем може бути покладенонаступне визначення системи:

СИСТЕМА - визначається завданням деякої сукупності базиснихмножин (елементів, компонент системи), пов'язаних між собою низкоювідносин, що задовольняють тим або іншим правилам (аксіомам) поєднання якелементів множин, так і самих відносин.

Останнє визначення містить необхідну основу для формалізації. Унайпростіших випадках це визначення описує систему як одне або кількавзаємопов'язаних відносин, заданих на одному або декількох множинах. УВодночас дане визначення допускає можливість декількох варіантівтаких подань для однієї і тієї ж системи, а також використання їхкомпозиції. Останнє має місце у випадку необхідності багатоаспектногомоделювання системи.

ПРОЕКТУВАННЯ - комплекс робіт з дослідження, розрахунків іконструювання нового виробу або нового процесу.

В основі проектування - первинне опис - технічне завдання.

Проектування називають автоматизовано, якщо здійснюєтьсяперетворення первинного опису при взаємодії людини з ЕОМ,і автоматичним, якщо всі перетворення виконуються без втручаннялюдини тільки з використанням ЕОМ.

Система автоматизованого проектування - організаційно-технічнасистема, що представляє собою підрозділу проектної організації такомплекс засобів автоматизованого проектування.

Автоматизація призводить до істотної зміни методів проектування.

Разом з тим, зберігається багато положення і принципи традиційногопроектування, такі як:
- необхідність блочно-ієрархічного підходу,
- поділ процесу проектування на етапи,
- поділ на рівні уявлення про об'єкти.

ВЗАЄМОДІЯ РОЗРОБНИКІВ РАДІОЕЛЕКТРОННОЇ АПАРАТУРИ

із системами автоматизованого проектування

Проектування виробів радіоелектронної апаратури являє собоюбагатоетапний процес (ітеративний). В ході проектування послідовноуточнюється і деталізується опис майбутнього виробу. Цей процесприпускає наявність багатьох рівнів опису. На рис.1 зображено процеспроектування у вигляді сукупності основних етапів і переходів між ними,показані основні види документації, одержувані при виконанні етапів.

Наприклад, ескізний проект є результатом ескізного проектування.
З іншого боку, ескізний проект служить вихідним документом длятехнічного проектування.
Переходи від одних етапів проектування до інших у напрямку зверху внизприродні й відповідають нормальному ходу. Переходи в протилежнихнапрямках виникають, коли на наступних стадіях проектуваннявиявляється неможливість практичної реалізації рішень, прийнятих напопередніх етапах. Це змушує проектувальників переглядати раніше прийняті рішення. Іноді помилки виявляються на етапах виготовленнясерійної продукції або навіть в ході експлуатації.

Етапи Документація

Рис.1. Етапи проектування і випускається документація

Послідовність проходження етапів розробки вироби, цілі і завдання,що стоять перед проектувальниками на окремих етапах, склад проектноїдокументації та вимоги до неї регламентовані відповідними ГОСТами.

Коротко охарактеризуємо основні етапи проектування.

ПІДГОТОВЧИЙ ЕТАП.

Основне завдання - вивчення призначення вироби, умов експлуатації івиробництв, на яких передбачається його виготовлення. Мета етапу --розробка технічного завдання (ТЗ), в якому міститься інформація пропризначення, основні технічні характеристики, умови експлуатації,транспортування і зберігання.

ескізного проектування.

Основне завдання - визначення можливості розробки виробу ввідповідність вимогам ТЗ. При цьому визначають технічну основувироби (фізичні елементи і деталі), орієнтовну оцінкускладу та кількості обладнання, розробляють структуру, визначаютьтехнічні характеристики виробу і пристроїв, що входять до його складу.

При цьому може виявитися неможливість побудови вироби, що відповідаєвимогам ТЗ. У цьому випадку потрібне коригування ТЗ з наступним його затвердженням замовником, або подальша розробка припиняється.

ТЕХНІЧНЕ ПРОЕКТУВАННЯ

Завдання:

- детальна розробка принципу роботи виробу і всіх йогоскладових блоків;

- уточнення технічних характеристик;

- розробка конструкції блоків, вузлів і всього виробу;

- отримання конструкторських характеристик;

- узгодження взаємодії всіх складових частин виробу;

- розробка технології їх виготовлення;

- визначення технології збирання та налагодження, методики і програмнихвипробувань.

У результаті має бути підготовлено виробництво досвідченого зразка.

РОБОЧЕ ПРОЕКТУВАННЯ

Основне завдання - розробка технологічного оснащення та обладнаннядля серійного випуску вироби.

Впровадження систем автоматизованого проектування (САПР) не змінюєсуті процесу проектування. Тим не менше, характер діяльностірозробника з впровадженням САПР істотно змінюється, так як розробкавироби в автоматизованому варіанті передбачає узгодженевзаємодія оператора та ЕОМ. Це забезпечує суттєве підвищенняпродуктивності праці і підвищення якості проекту.

У процесі автоматизованого проектування на оператора покладаютьсятворчі функції. Як правило, це пов'язано з вибором варіанту рішення,визначення структури, методу розрахунку і ін Ці функції важкоформалізувати. Тут досвід і талант конструктора, інженера визначаютькінцевий результат.

ЕОМ доручають рутинну роботу. Перерахуємо її основні види:

- зберігання та накопичення в машинному архіві відомостей, необхіднихрозробнику;

- пошук і видача інформаційних довідок по запитах користувача
(типові рішення, характеристики вузлів, рекомендації із застосування,відомості про рівень запасів комплектуючих матеріалів тощо);

- забезпечення редагування текстової конструкторської документації,створюваної інженером;

- автоматичне креслення графічної документації (кресленнядеталей, електричні схеми тощо);

- рішення деяких приватних, добре алгорітмізірованних завдань,які характерні для автоматизованого проектування певногокласу виробів. Прімененітельно до розробки радіоелектронної апаратуридобре алгорітмізірованнимі завданнями є наступні:

- моделювання поведінки того чи іншого вузла за описом йогопринципової електричної схеми при заданому вхідному впливі,

- трасування з'єднань на етапі конструювання плати друкованогомонтажу,

- розрахунок теплових режимів вузлів апаратури,

- побудова послідовності обходу точок свердління плати та ін

.. ПРОЦЕС ПРОЕКТУВАННЯ ВИРОБІВ ЕЛЕКТРОННОЇ ТЕХНІКИ

рівнів),

- виділення аспектів опису об'єкту проектування.

Рівні абстрагування та радіоелектронної апаратури

Розглянемо кілька подвопросов.

1. Рівні абстрагування й аспекти описів об'єктів, що проектуються.

Більшість видів електронної техніки та радіоелектронної апаратури, атакож великі і надвеликі інтегральні схеми відносяться до складнихсистемам.

Дамо визначення складної системи.
СКЛАДНИХ СИСТЕМА - система, що має, принаймні, одним зперерахованих ознак: а) допускає розбиття на підсистеми, вивчення кожної з яких, зурахуванням впливу інших підсистем в рамках поставленого завдання, маєзмістовний характер; б) функціонує в умовах істотної невизначеності івплив середовища на неї обумовлює випадковий характер зміни їїпараметрів або структури; в) здійснює цілеспрямований вибір своєї поведінки.

Процес їх проектування характеризується високою розмірністю розв'язуванихзавдань, наявністю великої кількості можливих варіантів, необхідністю облікурізноманітних факторів.

В основі проектування складних систем блочно-ієрархічний підхід.
Сутність блочно-ієрархічного полягає у зменшенні складності розв'язуваноїпроектної задачі. Це здійснюється за рахунок:

- виділення ряду рівнів абстрагування (ієрархічних розрізняютьсяступенем деталізації уявлень про об'єкт.

Етапи спадного проектування:

Компоненти об'єкта, що розглядаються як елементи на деякому рівні зномером k, описуються як підсистеми на сусідньому рівні з номером k 1.

Щодо аспектів опису об'єкту.

Аспекти можуть бути:

- функціональні,

- конструкторські,

- технологічні.а) Функціональні аспекти можна розділити на:

- системний,

- функціонально-логічний,

- схемотехнічних,

- компонентний.

На системному рівні як системи виділяють комплекси. Прикладамикомплексів можуть бути ЕОМ, радіолокаційна станція. Як елементивиділяють блоки (пристрої) апаратури процесор, модем, передавач.

На функціонально-логічному рівні ці блоки розглядають як системи,що складаються з елементів. Елементами є функціональні вузли - лічильники,дешифратори, окремі тригери, вентилі, підсилювачі, модулятори та ін

На схемотехнічне рівні функціональні вузли описуються як системи,що складаються з елементів радіоелектронних схем - транзисторів, конденсаторів,резисторів і ін

На компонентному рівні розглядаються процеси, що мають місце всхемних компонентах.б) Конструкторському аспекту властива своя ієрархія компонент. Вона включаєрізні рівні опису рам, стійок, панелей, типових елементів заміни,дискретних компонент і мікросхем, топологічних фрагментів функціональнихосередків та окремих компонент в кристалах інтегральних мікросхем.

2. Операції, процедури та етапи проектування.

Процес проектування поділяється на етапи.

ЕТАП ПРОЕКТУВАННЯ - умовно виділена частина процесу проектування,що складається з однієї або кількох проектних процедур. Зазвичай етап включаєпроцедури, які пов'язані з отриманням опису в рамках одного аспекту іодного або декількох рівнів абстрагування. Іноді в процесіпроектування виділяють ту чи іншу послідовність процедур підназвою "маршрут проектування".

Етапи, у свою чергу, поділяються на процедури та операції.

ПРОЦЕДУРА - формалізована сукупність дій, виконання якихзакінчується проектним рішенням.

ПРОЕКТНЕ РІШЕННЯ - проміжне або остаточне опис об'єктапроектування, необхідне і достатнє для розгляду та визначенняподальшого направлення або остаточного проектування.

При проектуванні можливі різні послідовності виконанняпроцедур та етапів.

Розрізняють два способи проектування (два типи маршрутів):

- висхідне проектування,

- спадний проектування.

Сонце, що проектування (знизу-вверх) має місце, якщо проектуютьсятипові об'єкти, призначені для використання в якості елементів убагатьох об'єктах на більш високих рівнях ієрархії (наприклад, серійнімікросхеми, стандартні осередку матричних великих інтегральних схем).

спадний проектування охоплює ті рівні, на яких проектуютьсяоб'єкти, орієнтовані на використання в якості елементів в однійконкретної системи.

Проектування властивий ітераційний характер. При цьому наближення доостаточного варіанта здійснюється шляхом багаторазового виконання однієїі тій же послідовності процедур з коригуванням вихідних даних.
Ітерації можуть охоплювати різні частини проектування, що включають яккілька операцій, так і декілька етапів.

ПРИКЛАД 1.

- системотехнічну проектування (аналіз тактико-технічнихвимог на проектований комплекс, визначення основних принципівфункціонування, розробка структурних схем);

- схемотехнічне проектування (розробка функціональних іпринципових схем);

- конструкторське проектування (вибір форми, компонування ірозміщення конструктивів, трасування межз'єднань, виготовленняконструкторської документації);

- технологічне проектування (розробка маршрутної іопераційної технології, визначення технологічної бази).

ПРИКЛАД 2.

Етапи висхідного проектування БІС:

- приладно-технологічне проектування (вибір базової технології,вибір топології компонентів, розрахунок дифузійного профілю);

- схемотехнічне проектування (синтез принциповоюелектричної схеми, оптимізація параметрів елементів, статистичнийаналіз стосовно до типових осередкам ВІС);

- функціонально-логічне проектування (синтез комбінаційнихсхем, реалізація пам'яті, синтез контролюючих і діагностичних тестів);

- конструкторсько-топологічний проектування (розміщення елементів,трасування меж-з'єднань, перевірка відповідності топологічної іелектричної схем, розшарування, креслення пошарової технології).

3. Класифікація параметрів об'єктів, що проектуються.

В описах об'єктів, що проектуються фігурують змінні та їх параметри.
Серед перемінних виділяють:

- фазові змінні - характеризують фізична або інформаційнестан об'єкта.

Параметри поділяють на ряд груп. До їхнього числа можна віднести наступні:

- зовнішні параметри - характеризують властивості зовнішньої по відношенню до досліджуваного об'єкта Порівняння декількох поліноміальних і експонентний функцій

Таблиця 1 дозволяє порівняти швидкості росту кількох типових середовища;

Поліноміальні алгоритми та труднорешаемие завдання

Різні алгоритми мають різну тимчасову складність і з'ясування того, якіалгоритми досить ефективні і які абсолютно не ефективні будезавжди залежати від конкретної ситуації. Для вирішення цього завданняпропонується наступний підхід - вводяться поняття:поліноміальний алгоритм;експонентний алгоритм.
Поліноміальний алгоритм (поліноміальною тимчасової складності) - цеалгоритм, тимчасова складність якого визначається виразом (((((((, де
((((- Поліноміальна функція, (- вхідна довжина.
Алгоритм, тимчасова складність якого не піддається такій оцінці називаєтьсяекспоненціальним.

Таблиця 1.

| Функція | Размерность, (|
| тимчасової | |
| складності | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
| (| 10-5 с | 2 * 10-5 с | 3 * 10-5 с | 4 * 10-5 с | 5 * 10-5 с | 6 * 10-5 с |
| (2 | 10-4 с | 4 * 10-4 с | 9 * 10-4 з | 16 * 10-4 з | 25 * 10-4 з | 36 * 10-4 с |
| (3 | 10-3 с | 8 * 10-3 з | 27 * 10-3 з | 64 * 10-3 с | 125 * 10-3 | 216 * 10-3 |
| | | | | | З | із |
| (5 | 0,1 с | 3,2 с | 24,3 с | 1,7 хв | 5,2 хв | 13,0 хв |
| 2 (| 0,001 з | 1 з | 17,9 хв | 12,7 днів | 35,7 років | 366 |
| | | | | | | Століть |
| 3 (| 0,059 з | 58 хв | 6,5 років | 3855 | 2 * 108 | 1,3 * 1013 |
| | | | | Століть | сторіч | сторіч |

Швидкодія ЕОМ 1000000 операцій в секунду.

Таблиця 2.
| Швидкодія ЕОМ |
| 106 | 108 | 109 |
| (1 | 100 * (1 | 1000 * (1 |
| (2 | 10 * (2 | 31,6 * (2 |
| (3 | 4,64 * (3 | 10 * (3 |
| (4 | 2,5 * (4 | 3,9 * (4 |
| (5 | (5 +6,64 | (5 +9,97 |
| (6 | (6 +4,19 | (6 +6,29 |

((-завдання

Виділено 2 класу важко вирішуване:
1. Для відшукання рішення потрібна експоненційний час.
2. Шукалося рішення настільки велике, що не може бути представлено у вигляді вираз, довжина якого обмежена деяким поліномом. Ці завдання в курсі розглядатися не будуть.

Перші результати про важко вирішуваних завданнях були отримані
Тьюрінгом. Він довів, що деякі завдання "неможливо розв'язати" в тому сенсі, щовзагалі не існує алгоритму їх вирішення. Деякі завдання з теоріїавтоматів, теорії формальних мов і математичної логіки є важкорозв'язуваними.

((-повна задача - це мета, до якої зводиться за поліноміальноючас будь-яке завдання з класу ((-завдань. Фундаментальні дослідження ітеорію ((-завдань розробив С. Кук в 1971 році. Їм визначено поняттязводиться за поліноміальною час. Якщо одна задача зводиться заполіноміальною час до іншої, то будь-який поліноміальний алгоритм - рішенняіншої задачі може бути перетворений на поліноміальний алгоритм перше завдання.

Виділено клас задач розпізнавання властивостей, які можуть бутивирішені за поліноміальною час на недетермінірованном обчислювальномупристрої. Доведено, що будь-яке завдання з класу ((-завдань може бутизведена до задачі здійсненним за поліноміальною час.

Існують 6 основних класів ((-повних задач:

1. Завдання здійснимість.

2. Тривимірне поєднання.

3. вершини покриті.

4. Пошук кліки.

5. Гамільтоном цикл.

6. Розбиття.

- внутрішні параметри - характеризують властивості елементів;

- вихідні параметри - характеризують властивості систем;

- обмеження вихідних параметрів.

ПРИКЛАД 3.

Стосовно до операційного підсилювача:а) змінні

- фазові змінні - напруга та струми всіх гілок (розглядаютьсяяк функції часу або частоти);б) параметри

- зовнішні параметри - напруги джерел живлення, параметривхідних сигналів і навантаження, температура навколишнього середовища;

- внутрішні параметри - номінали резисторів, бар'єрні ємності ітеплові струми переходів у транзисторах, ємності конденсаторів;

- вихідні параметри - коефіцієнт підсилення на середніх частотах,смуга пропускання, споживана потужність, динамічний діапазон;

- обмеження - верхні межі допустимих значень коефіцієнтівпосилення, смуги пропускання, динамічного діапазону.

Стосовно до обчислювальної системі:а) змінні

- фазові змінні - стану окремих пристроїв;б) параметри

- зовнішні параметри - параметри вхідних джерел заявок;

- внутрішні параметри - ємності запам'ятовуючих пристроїв,швидкодія процесорів, число каналів;

- вихідні параметри - продуктивність системи, коефіцієнтзавантаження обладнання, імовірність рішення надходять завдань, середні довжиничерг заявок на обслуговування;

- обмеження - нижні межі допустимих діапазонів значеньпродуктивності, коефіцієнтів завантаження обладнання, імовірностіобслуговування заявок.

При блочно-ієрархічному підході внутрішні параметри k-го рівняє вихідними параметри (k +1)-го рівня. При багатоаспектноюрозгляді систем, що включають фізично різнорідні підсистеми, рользовнішніх змінних для даної підсистеми грають фазові змінні іншихпідсистем. Вони впливають на розглянуту підсистему.

Внутрішні параметри є випадковими величинами через розкидупараметрів комплектуючих виробів, матеріалів і нестабільності умовізговленія. Вихідні параметри також мають випадковий характер слідствовипадкових значень внутрішніх параметрів.

4. Класифікація проектних процедур.

Класифікація проектних процедур наведено в табл.1.

ТАБЛИЦЯ 1. ПРОЕКТНІ ПРОЦЕДУРИ

У процедурах аналізу оцінюються варіанти побудови об'єктів, а впроцедурах синтезу - розробляються.

одноваріантна аналіз полягає у визначенні вектора вихіднихпараметрів Y при заданих:

- структуру системи,

- значеннях векторів параметрів елементів X,

- значних зовнішніх параметрів Q.

Структура системи задана, якщо задані перелік типів елементів і спосібїх зв'язки один з одним у складі системи. За відомою структурі ізначенням X і Q можуть бути створені фізична або математичну моделі іза результатами дослідження моделі оцінені значення gпараметров вектора Y.

Прийнятність отриманих значень вихідних параметрів з вектора Yвизначається шляхом зіставлення їх зі значеннями параметрів з вектора T,зазначених у технічному завданні (ТЗ).
Необхідна по ТЗ співвідношення між значеннями параметрів yi і ti, i = 1, nназивають умовою працездатності по параметрі yi.

Умови працездатності можуть бути представлені в наступному вигляді: yi = ti, (2)

tнi yл).

На рис .12 наведена ілюстрація лівого перекосу зображення.

Рис.12. Визначення відстані від точки на ескізі шару топології догоризонтальної лінії координатної сітки

Визначення номера горизонтальної лінії координатної сітки, до якоїповинна бути прив'язана точка а з координатами хa і ya здійснюється заправилом близькості цієї точки до лінії координатної сітки.

При невеликому перекіс зображення як відстані від точки а долінії координатної сітки можна взяти довжину вертикального відрізка АВ, де b
- Точка перетину вертикального відрізка з лінією координатної сітки.
Точка а прив'язується до тієї лінії координатної сітки, Расcтояние доякої мінімально.

Суть прив'язки полягає в заміні ya на значення ординати, відповідноїцієї лінії координатної сітки.

Подібним чином здійснюється прив'язка довільної точки по осіабсцис.

3) Виділення контактних майданчиків

Виділення майданчиків круглої форми засновано на виявленні короткихвідрізків, що входять до складу хреста. Хрест відповідає зображеннюмайданчика. Виявлення хреста ініціює процес вивчення області йогорозташування. При цьому відшукуються зображення точок, які несутьінформацію про тип контактної площадки.

4) Виділення довільних конфігурацій типу контурів

Знаходження довільних конфігурацій типу контурів є основою длявирішення завдань коригування положення вузлової точки і виділення контактнихмайданчиків. При пошуку здійснюється обхід контуру. Виявлення контуруздійснюється тоді, коли повертаються до початкового відрізка.

Для ідентифікації виявленого контуру необхідно знати, чи є вінвнутрішнім або зовнішнім.

Якщо при перегляді внутрішнього контуру зустрічається штрих, характернийдля межі області металізації, то це є підставою для йогоідентифікації.

Вивчення внутрішніх контурів також служить основою для відшукання межбібліотечних груп.

При видаленні елементарних відрізків, що входять до складу контактнихмайданчиків круглої форми, меж областей металізації і меж бібліотечнихгруп на зображенні залишаються лише друковані провідники.

Обробка цієї частини інформації зводиться до виявлення покажчиків типупровідників у розривах трас друкованих провідників і ув'язки їх областідії з відрізками.

5) Генерація завершального файлу

Являє собою процес формування записів, які несутьінформацію про знайдені об'єктах, з подальшим їх включенням у файл.

ЛЕКЦІЯ (6

Тема: "Основні проектні процедури в САПР"

ВСТУП

Досить очевидним є висновок щодо експертного сопрожденіяпідсистеми моделювання об'єкта проектування.

Розглянемо безліч операцій, які здійснює колектив проектантівнад цією підсистемою.

На основі цього аналізу представляється розумним встановити, наскількипіддається формалізації інженерна діяльність в середовищі системиавтоматизованого проектування і чи існує можливість спиратисяна якісь фундаментальні положення типу формула винаходу. Попутнодоцільно узагальнити практичний досвід у різних предметних областях іна різних ієрархічних рівнях проектування і сформулювативимоги до експертного супроводу процедур.

Основна частина

, якщо структура синтезованого об'єкта обумовлена або ТЗ, абоєдиними умовами фізичної реалізованості (єдиний фізичнийпринцип, що забезпечує виконання ТЗ).
В результаті рішення задачі синтезу може виникнути рахункове

нестрога класифікаційна схема проектних процедур представлена нарис.1. На схемі показані основні проектні процедури, їхній вибір продиктованийнаступними міркуваннями.

Для більшості об'єктів нижчим рівнем проектування можна вважатикомпонентний.

Зрозуміло, що об'єкт проектування на цьому рівні має структурний іпараметричне опису. Композиція окремих компонент насхемотехнічне рівні має також подвійне опис. Те саме можна спостерігатина різних рівнях системи автоматизованого проектування. Будь-якапроектна процедура може бути класифікована на структурну іпараметричну.

Технічне завдання на об'єкт проектування - це завжди некоректнопоставлене завдання. Тому при технології спадного проектування,навіть якщо можливе виконання процедури синтезу, проектних рішень завждиможе бути більше одного за структурою і значенням конструктивнихпараметрів.

Уточнення ТЗ породжує необхідність виконання процедури аналізу.
Зауважимо, що при проектуванні висхідному процедура аналізу тієї чи іншоїгіпотехніческой структури об'єкта проектування стає чи неєдино можливою.

Якщо система автоматизованого проектування побудована за принципомгенерації проектних рішень, то процедура оптимізації є однією зосновних. Навіть у випадку спадного проектування в САПР, що допускаєвиконання синтезу по ТЗ без генерації варіантів, уточнення значеньконструктивних параметрів здійснюється процедурами оптимізації.

Рис.1. Основні проектні процедури в САПР

У процесі виконання проектних процедур доводиться завжди приводити увідповідність спосіб опису ТЗ, проектного рішення (яке частоє ТЗ для більш низького рівня структури проектування) способумодельного подання об'єкта проектування.

перетворення може бути піддано або ТЗ, або власнемодельне подання.

Таким чином, процедура перетворення описів як структури так іпараметрів, є невід'ємною частиною будь-якої САПР.

Багато проектні рішення приймаються в середовищі САПР в формалізованомувигляді, часто на метамови системи. Тому для перетворення описупроектного рішення (а іноді і ТЗ) використовують процедуру ідентифікаціїпроектного рішення (ТЗ).

Безліч розглянутих проектних процедур не є замкнутим пономенклатурі і деталізації опису. Однак можна стверджувати, що длярозглянутих тут предметних областей воно досить повно деталізуєпроцес проектування.

Останнє твердження грунтується на тому, що в зазначених предметнихобластях існує в тій чи іншій мірі адекватне модельнеподання об'єкта проектування у вигляді деякого оператора:

La: X (Y; a (A,тут X і Y описують безліч вхідних та вихідних сигналів.

Дане співвідношення встановлює зв'язок між фазовими змінними надбезліччю (A) конструктивних параметрів a.

Теоретико-множинний аналіз цього оператора і його відображення длямодельного подання об'єкта проектування показав, що існуєлічильний безліч його перетворень, а також операцій над ним:декомпозиція і композиція (перетворення) синтез і аналіз. Операції надбезліччю (A) пов'язані з пошуком єдиного ai, яке визначає La.

Можливо також або визначення Y за певних La (), (A) і X, або
La () при заданих Y і X.

Оскільки Y і X найчастіше інваріантні до класу об'єктів проектування вданої САПР, неминуче перетворення описів (подань) Y, X, (A).
Формалізм подання La () вимагає рішення задачі ідентифікації.

АНАЛІЗ ПРОЦЕДУР

1. Процедура аналізу

Процедура аналізу розуміється як процес подання вихідниххарактеристик об'єкта проектування при відомих вхідних впливи чипочаткових умовах з якого-небудь опису об'єкту проектування
(модельному уявленню). Одноваріантна аналіз проводиться з метоювстановлення відповідності вхідних характеристик вимогам ТЗ.
Поліваріантрий аналіз спрямований на встановлення в явному, наочному виглядізв'язку між вхідними даними, характеристиками та конструктивнимипараметрами.

2. Процедура синтезу

Рішення задачі синтезу забезпечує отримання опису об'єктупроектування по ТЗ на об'єкт у вигляді структури і сукупності значеньконструктивних параметрів. Параметричний синтез проводиться кінцевебезліч проектних рішень. Якщо рішення одне, синтезується об'єкт будемоназивати "оптимальним по ТЗ". Оптимізація конструктивних параметрівпризводить до повного опису об'єкту проектування.

Оптимізація допусків проводиться з метою встановлення сукупностізначень кожного конструктивного параметра по заданому теоретичнообгрунтованого критерію. Оптимізація технічних вимог забезпечуєпризначення оптимальних (у сенсі теоретично обгрунтованого критерію)вимог до вихідних характеристик об'єкта проектування.

3. Процедури перетворення

Процедури перетворення здійснюються над безліччю лінгвістичних іматематичних змінних.

Їх послідовність утворює запис або ТЗ, або проектного рішення,з метою: а) забезпечити подання ТЗ на метамови конкретної САПР, б) представити у формі, зрозумілою проектантові, та чи інша проектнерішення, сформульоване на метамови системи, в) забезпечити сумісність проектних процедур

Друга група перетворення виділена в окрему процедуруідентифікації. Якщо перетворення здійснюється над неформальнимописом, то воно представимо на мові логіки предикатів першого порядку.

Наприклад, якщо для безлічі лексем, що утворюють певнусукупність вимог технічного завдання Ln, і безлічі критеріївпроектних рішень Kp ввести предикат Q (Ln, Kp), що позначає фактоднозначної відповідності L і K будь-якій лексеми li з безлічі (L) одній ітільки однієї формальної запису критерію Ki p ((K), то відповіднаформула має вигляд:

((lin (Ln) ((Kip (Kp) (Q (Ln, Kp).

Якщо перетворення не здійснимо за одну процедуру, але існують двасумісні процедури і результат перетворення не залежить від порядку їхзастосування, то

((lin (Ln, (Kip (Kp) (Q (Ln, Kp) Q (Ln-m, Kp).

Якщо як термінів, що входять у формулу, використовуютьсяматематичні змінні, то операція перетворення записуєтьсяматематичною формулою, яка реалізується алгоритмічно.

Процедура перетворення, застосовувати?? а до того чи іншого проектномурішенням, записаного у вигляді топології об'єкта проектування, можездійснюватися об'єднанням (композицією), або декомпозицією. У своючергу, композиція проектних рішень має кілька модифікованихуявлень і їх безліч лічильно.

Те саме можна сказати стосовно декомпозиції проектного рішення. Тутвідзначимо, що процедура композиції характерна для висхідногопроектування, а декомпозиція - для спадного.

4. Процедура ідентифікації

Процедура ідентифікації здійснюється або над безліччю даних (збази даних) коли ставиться завдання перетворення проектного рішення,або над безліччю проектних рішень, коли ставиться завдання занесенняйого в базу даних.

Зазначені завдання, які вирішуються відповідно до класифікуютьсяпроцедурами, як зазначалося, зроблені стосовно об'єктів. Вони маютьопис у вигляді ланцюжків формульних залежностей (модельних уявлень,реалізованих алгоритмічно) або ланцюжків термів, лексем, лінгвістичнихзмінних). Тому можна припустити, що безліч перерахованихпроцедур факторізуется за класифікаційними ознакою, пов'язаному зспособом опису та реалізації в середовищі САПР.

КЛАСИФІКАЦІЯ ПРОЦЕДУР

Кожна з перерахованих процедур може бути віднесена до одного з трьохтипів процедур:

- формальна,

- формалiзуються,,

- евристична.

Дамо декілька визначень.

а) Формальна процедура - сукупність дій, яка породжуєпроективні (або рахункове безліч проектних рішень) без участіпроектанта. У цьому випадку проектант тільки формулює завдання: призначаєвхідні дані і вказує критерій проектного рішення. б) формалiзуються, процедура - процедура, яка може лише частковоформально описуватися у вигляді якого-небудь алгоритму, іноді навітьреалізує чисельний метод, але вихідні дані для неї вимагаютьперетворення, а умови її протікання, критерії проектних рішень вимагаютьуточнення не при переході від одного об'єкта проектування до іншого, але йпроцесі її виконання.

Проектант може впливати на умови протікання формалiзуються, іевристичної процедур, керуючись лише досвідом, інтуїцією,здоровим глуздом, причому як своїм власним, так і за вибором, інакопиченим в цiй САПР. в) Евристична процедура - процедура, яка не піддається ніякомуформального опису, не може бути описана ніяким алгоритмом і припевних умов не забезпечує прийняття проектного рішення.

Наведемо приклади процедур.

а) Формальні процедури:

- аналіз чутливості моделі проектування, що застосовується в теоріїавтоматичного регулювання,

- синтез оптимального фільтра (рішення задачі Вінера-Хопфа), коликритерій сформульовано в ТЗ,

- пошук безумовного екстремуму цільової функції, сформульованої длязадачі безпосередньо в ТЗ.

Перераховані процедури дозволяють оперувати до строгихматематичними моделями, є реалізацією конкретно поставленоїзавдання і Інвар